KR20170061168A - Implantable device with communication means - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이식형 디바이스, 예를 들어 뇌심부 자극 디바이스(10) 및 이러한 이식형 디바이스(10)로부터 그 캐리어에 정보를 통신하기 위한 방법에 관한 것이다. 통신은 송신기(16)로부터 이식형 디바이스(10)를 둘러싸는 신체 재료 내로의 소리의 방출에 의해 성취되고, 상기 소리는 이식형 디바이스(10)의 캐리어에 대해 청취 가능한 소리를 생성한다. 특히, 방출된 소리는 청취 가능한 주파수 또는 변조된 초음파 주파수를 포함할 수 있다. 다른 전개에 따르면, 이식형 디바이스(10)는 추가적으로 주위 신체 재료로부터 소리를 수신하기 위한 수신기(16)를 포함할 수 있고, 상기 수신된 소리는 이식형 디바이스(10)를 위한 정보를 인코딩할 수 있다.The present invention relates to an implantable device, for example a brain deep stimulation device 10 and a method for communicating information from the implantable device 10 to the carrier. Communication is accomplished by the emission of sound into the body material surrounding the implantable device 10 from the transmitter 16, which produces audible sound for the carrier of the implantable device 10. In particular, the emitted sound may include an audible frequency or a modulated ultrasonic frequency. According to another development, the implantable device 10 may additionally comprise a receiver 16 for receiving sound from the surrounding body material, and the received sound may be used to encode information for the implantable device 10 have.
Description
본 발명은 제어 유닛을 갖는 이식형 디바이스 및 이식형 디바이스로부터 그 캐리어로 정보를 통신하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an implantable device having a control unit and a method for communicating information from the implantable device to the carrier.
이식형 디바이스는 다양한 진단 및 치료 의료 용례에서 사용된다. 이식형 디바이스의 하나의 중요한 예는 심장용 심장박동기이다. 더욱이, 뇌심부 자극(DBS) 디바이스가 파킨슨병(Parkinson disease)과 같은 신경계 질환을 치료하기 위해 최근에 증가적으로 사용된다. 이러한 이식 디바이스와의 통신은 종종 무선 주파수(RF) 신호를 경유하여 실현되는데, 이는 환자에 의해 외부 수신기/송신기가 작동되는 것을 필요로 한다.Implantable devices are used in a variety of diagnostic and therapeutic medical applications. One important example of an implantable device is a cardiac pacemaker. Furthermore, deep brain stimulation (DBS) devices have recently been used increasingly to treat neurological diseases such as Parkinson ' s disease. Communication with such implant devices is often accomplished via radio frequency (RF) signals, which require the external receiver / transmitter to be operated by the patient.
이 배경 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 이식형 디바이스로부터 그 캐리어로 정보의 간단하고 신뢰적인 통신을 위한 수단을 제공하는 것이다.Based on this background, it is an object of the present invention to provide a means for simple and reliable communication of information from an implantable device to its carrier.
이 목적은 청구항 1에 따른 이식형 디바이스 및 청구항 15에 따른 방법에 의해 성취된다. 바람직한 실시예가 종속 청구항에 개시된다.This object is achieved by an implantable device according to
그 제1 양태에 따르면, 본 발명은 이식형 디바이스, 즉 연장된 시간 동안 동물 또는 인간 캐리어의 신체 내에 적어도 부분적으로 배치되는 디바이스에 관한 것이다. 통상적으로, 이식형 디바이스는 이들의 캐리어의 신체 내부에 영구적으로 완전히 위치될 것이다. 본 발명의 이식형 디바이스는 이하의 구성 요소를 포함한다.According to a first aspect thereof, the present invention relates to an implantable device, i. E. A device that is at least partially disposed within the body of an animal or human carrier for extended periods of time. Typically, implantable devices will be permanently positioned completely within the body of their carrier. The implantable device of the present invention includes the following components.
a) 그 명칭이 지시하는 바와 같이, 몇몇의 제어 기능을 행하는 제어 유닛. 이 제어 기능은 이하에 설명되는 적어도 송신기 제어를 포함한다. 일반적으로, 이는 또한 이식형 디바이스가 예를 들어 몇몇 신체 조직으로의 전기 자극 펄스의 인가의 제어를 위해 의도된 기능의 제어를 포함한다.a) A control unit that performs some control functions as its name implies. This control function includes at least the transmitter control described below. In general, it also includes control of the intended function for the control of the application of the electrical stimulation pulses to, for example, some bodily tissues by the implantable device.
b) 주위 신체 재료(이식될 때) 내로의 소리의 선택적인 방출에 대해 전술된 제어 유닛에 의해 제어되는 송신기, 상기 소리는 이식형 디바이스의 캐리어에 대해 청취 가능한 신호를 생성한다(직접적으로 또는 간접적으로).b) a transmitter controlled by the control unit described above for the selective release of sound into the surrounding body material (when implanted), said sound producing an audible signal for the carrier of the implantable device (either directly or indirectly to).
본 발명은 또한 이식형 디바이스로부터 그 (인간 또는 동물) 캐리어로 정보를 통신하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 송신기로부터 이식형 디바이스를 둘러싸는 신체 재료 내로 소리의 방출을 포함하고, 상기 소리는 이식형 디바이스의 캐리어에 대해 청취 가능한 신호를 생성한다.The present invention also relates to a method for communicating information from an implantable device to its (human or animal) carrier, said method comprising the emission of sound into a bodily material surrounding the implantable device from a transmitter, And generates an audible signal for the carrier of the implantable device.
상기 규정된 이식형 디바이스 및 방법은 캐리어에 대해 청취 가능한 신호를 생성하는 소리가 사용되기 때문에 이식형 디바이스로부터 그 캐리어로의 정보의 직접적인 통신을 허용하는 장점을 갖는다. 이는 사용자가 임플란트로부터 신호를 수신하기 위해 특정 외부 장치를 필요로 하지 않기 때문에 취급 편안함에 대해 유리하다. 더욱이, 임플란트는 이것이 필요할 때마다 및 필요한 경우마다 정보가 손실되는 위험 없이 그 캐리어에 정보를 전달할 수 있기 때문에(예를 들어, 캐리어가 사용자에 외부 수신기를 갖지 않기 때문에 또는 외부 수신기의 몇몇 오기능 때문에) 안전에 대해 유리하다.The described implantable devices and methods have the advantage of allowing direct communication of information from the implantable device to the carrier because sound is used to generate an audible signal for the carrier. This is advantageous for handling comfort because the user does not need any external device to receive signals from the implant. Moreover, since the implant can transmit information to the carrier whenever it is needed and without risk of loss of information whenever necessary (e.g., because the carrier does not have an external receiver to the user, or because of some erroneous function of the external receiver ) It is advantageous for safety.
이하에는, 전술된 이식형 디바이스 및 방법의 모두와 관련하는 본 발명의 다른 전개가 설명될 것이다.Hereinafter, another development of the present invention will be described in relation to all of the implantable devices and methods described above.
송신기에 의해 방출된 소리는 바람직하게는 디바이스가 이식되는 신체의 상태에 대한, 예를 들어 치료의 변화를 필요로 할 수 있는 두뇌 내의 비정상적인 신경 활동의 검출에 대한 몇몇 정보를 인코딩한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 소리는 이식형 디바이스 자체의 상황, 예를 들어 디바이스의 전원의 상태에 대한 몇몇 정보를 인코딩하여, 예를 들어 배터리 재충전이 필요하다는 것을 사용자에게 상기시킬 수 있다.The sound emitted by the transmitter preferably encodes some information about the condition of the body to which the device is implanted, for example, the detection of abnormal neural activity in the brain that may require a change in therapy. Additionally or alternatively, the sound may encode some information about the status of the implantable device itself, e.g., the power state of the device, to remind the user, for example, that battery recharging is necessary.
바람직한 실시예에 따르면, 이식형 디바이스는 뇌심부 자극(DBS) 디바이스이다. 환자의 머리 내의 그 위치 설정에 의해, 이러한 DBS 디바이스는 바람직하게는 귀로의 소리의 전송을 위해 적합하다.According to a preferred embodiment, the implantable device is a deep brain stimulation (DBS) device. By virtue of its positioning within the patient's head, such a DBS device is preferably suitable for transmission of sound to the ear.
송신기는 바람직하게는 몇몇 뼈와, 특히 이식형 디바이스의 캐리어의 두개골(예를 들어, DBS 디바이스의 경우)과 음향적 접촉하여 이식되도록 설계될 수 있다. 음향적 접촉 뼈는 송신기가 경질 뼈 재료의 적당한 음향 전송 특징을 이용하게 할 수 있다.The transmitter may preferably be designed to be implanted in acoustical contact with some bones and, in particular, the skull of a carrier of the implantable device (e.g., in the case of a DBS device). Acoustic contact bones allow the transmitter to utilize the appropriate acoustic transmission characteristics of the hard bone material.
그 일시적인 코스에 대해, 방출된 소리는 그 푸리에 성분을 설명하는 몇몇 주파수 스펙트럼을 가질 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 방출된 소리는 청취 가능한 주파수, 즉 약 16 Hz 내지 약 20 kHz의 범위의 주파수를 포함하거나 완전히 이루어질 수 있다. 따라서, 소리의 이들 주파수 성분은 이식형 디바이스의 캐리어에 대해 청취 가능한 신호를 직접적으로 구성한다.For that transitory course, the emitted sound will have some frequency spectrum describing its Fourier components. According to a preferred embodiment of the present invention, the emitted sound may comprise or be entirely comprised of frequencies that are audible frequencies, i.e., in the range of about 16 Hz to about 20 kHz. Thus, these frequency components of the sound directly constitute an audible signal for the carrier of the implantable device.
다른 실시예에 따르면, 방출된 소리는 초음파 캐리어-소리, 즉 약 20 kHz 내지 1 GHz의 주파수를 갖는 캐리어-소리의 변조를 포함하거나 또는 완전히 이루어질 수 있다. 초음파 주파수는 직접적으로 청취 가능하기에는 너무 높다. 따라서, 방출된 소리는 이식형 디바이스의 캐리어 부근의 사람에 의해 주목되지 않을 것이다. 그러나, 이들의 변조에 기인하여, 초음파 주파수는 청취 가능한 주파수의 귀 내의 비선형성 및 두뇌의 인식에 의해 복조되는 몇몇 오디오 성분을 가질 수 있다(미국 특허 제6,631,197 B1호). 따라서, 단지 이식형 디바이스의 캐리어만이 임플란트에 의해 전달된 메시지를 통지(및 파악)할 것이다.According to another embodiment, the emitted sound may comprise ultrasound carrier-sound, i.e. modulation of carrier-sound with a frequency of about 20 kHz to 1 GHz, or may be entirely achieved. The ultrasonic frequency is too high to be directly audible. Thus, the emitted sound will not be noticed by a person near the carrier of the implantable device. However, due to their modulation, the ultrasonic frequency may have some non-linearity within the ear of audible frequencies and some audio components that are demodulated by the brain's recognition (US Pat. No. 6,631,197 B1). Thus, only the carrier of the implantable device will notify (and grasp) the message delivered by the implant.
방출된 소리가 이식된 디바이스 또는 신체의 상태에 대한 몇몇 정보를 표현할 수 있을 때, 소리의 진행중인 전송은 간단히 이 상태가 만연한다는 것을 나타낼 수 있고, 반면 침묵은 상기 상태의 부재(absence)를 나타낸다. 따라서, 배터리 충전이 사전 결정된 레벨 미만일 때 소리는 예를 들어 연속적으로 방출될 수 있다. 더 정교한 접근법에서, 소리 전송은 정보를 표현하기 위해 몇몇 코드를 사용할 수 있고, 상기 코드는 방출된 소리의 상이한 주파수의 사용 및/또는 방출된 소리의 일시적 패턴의 사용을 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전의 상이한 레벨은 방출된 소리의 상이한 청취 가능한 주파수에 의해, 또는 대안적으로 상이한 기간의 소리 펄스에 의해 인코딩될 수 있다. 적어도 2개의 상이한 "문자"(간단한 "오프" 이외에)가 이용 가능하면-예를 들어 저/고 음조 또는 짧은/긴 펄스-, 원리적으로 예를 들어 몇몇 2진 코드 또는 모스 코드를 경유하여 임의의 관심 정보를 인코딩하는 것이 가능하다.When the emitted sound can represent some information about the implanted device or the state of the body, the ongoing transmission of sound may simply indicate that this condition is prevalent, while silence represents the absence of said condition. Thus, when the battery charge is below a predetermined level, the sound can be emitted continuously, for example. In a more sophisticated approach, the sound transmission may use some code to represent information, which may include the use of different frequencies of emitted sound and / or the use of temporal patterns of emitted sound. For example, different levels of battery charge may be encoded by different audible frequencies of the emitted sound, or alternatively by different periods of sound pulses. If at least two different "characters" (other than the simple "off") are available - for example low / high tones or short / long pulses - in principle via some binary or Morse code, Lt; RTI ID = 0.0 > of interest. ≪ / RTI >
송신기에 의한 소리의 방출은 선택적으로 부적절할 수 있을 때의 시간에 이러한 방출을 방지하기 위해 사전 결정된 시간 슬롯에 제한될 수 있다. 더욱이, 특정 시간 슬롯으로의 이러한 제한은 이식형 디바이스의 캐리어가 소리 전송의 (가능한) 발생으로 준비될 수 있어, 따라서 메시지가 누락될 수 있는 위험을 감소시키는 장점을 가질 수 있다.The emission of sound by the transmitter may be limited to predetermined time slots to prevent such emissions at times when they may be selectively improper. Moreover, this restriction to a particular time slot can have the advantage that the carrier of the implantable device can be prepared for the (possible) occurrence of sound transmission, thus reducing the risk that a message may be missed.
본 발명의 다른 전개에 따르면, 이식형 디바이스는 주위 신체 재료로부터 소리를 수신하기 위한 수신기를 추가로 포함할 수 있다. 상기 수신기는 종종 단지 트랜스듀서의 작동 모드만이 송신기(예를 들어, 전기 에너지를 소리로 변환함)가 수신기(소리를 전기 에너지로 변환함)로서 작동하게 하도록 반전될 필요가 있기 때문에 송신기와 동일한 하드웨어에 의해 알맞게 실현될 수 있다.According to another development of the invention, the implantable device may further comprise a receiver for receiving sound from the surrounding body material. The receiver is often the same as the transmitter because only the operating mode of the transducer needs to be inverted to allow the transmitter (e.g., converting electrical energy to sound) to operate as a receiver (which converts sound to electrical energy) And can be suitably realized by hardware.
예를 들어 수신기는 생리학적 활동으로부터, 예를 들어 심박수로부터 기원하는 소리를 검출하는데 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 그러나 소리의 수신은 이식형 디바이스에 정보를 전달하는데 사용된다. 이로 인해, 이식형 디바이스의 제어 유닛은 수신된 소리 내의 사전 규정된 코드를 검출하도록 적용될 수 있다. 통상적으로, 이러한 사전 규정된 코드의 검출은 예를 들어 그 작동 모드의 변화와 같은 이식형 디바이스의 몇몇 적합한 응답 또는 반응을 개시할 것이다(예를 들어, 저전력 모드 또는 특정 치료 설정의 가정).For example, the receiver can be used to detect sounds originating from physiological activities, e.g., heart rate. In a preferred embodiment, however, the reception of sound is used to convey information to the implantable device. For this, the control unit of the implantable device can be adapted to detect pre-defined codes in the received sound. Typically, the detection of such predefined codes will initiate some appropriate response or response of the implantable device, e.g., a change in its mode of operation (e.g., a hypothesis of a low power mode or a specific therapy setting).
전술된 사전 규정된 코드는 바람직하게는 이식형 디바이스의 캐리어의 기침으로부터 및/또는 뼈 상의 노킹으로부터 기원하는 소리 패턴에 대응할 수 있다. 이들 소리 패턴은 임플란트의 캐리어에 의해 즉시 발생될 수 있고, 따라서 리모콘과 같은 추가의 기술적 디바이스 없이 임플란트와 일부 통신을 허용한다. 따라서 캐리어는 임의의 시간 및 임의의 장소에서 사용자의 임플란트에 대한 제어를 가질 것이다.The predefined code described above may preferably correspond to a sound pattern originating from the cough of the carrier of the implantable device and / or from knocking on the bone. These sound patterns can be generated immediately by the carrier of the implant, thus allowing some communication with the implant without additional technical devices such as a remote control. Thus, the carrier will have control over the user's implant at any time and at any location.
추가적으로 또는 대안적으로, 전술된 사전 규정된 코드는 다른 이식형 디바이스로부터 기원하는 소리 패턴에 대응할 수 있다. 이 경우에, 2개 이상의 이식된 디바이스가 음파식으로 정보를 교환할 수 있다.Additionally or alternatively, the predefined code described above may correspond to a sound pattern originating from another implantable device. In this case, two or more implanted devices can exchange information in a sonic fashion.
소음이 제어 유닛에 의해 의미있는 코드로서 잘못 해석될 수 있는 것을 방지하기 위해, 수신된 소리 내의 사전 규정된 코드의 검출은 사전 규정된 시간 슬롯에 제한될 수 있다. 제어 유닛은 예를 들어 모든 전체 시간에(또는 적절한 임의의 다른 시간 스케쥴에 따라) 사전 규정된 코드의 수신을 청취할 수 있다.In order to prevent the noise from being misinterpreted as a meaningful code by the control unit, the detection of the predefined code in the received sound may be limited to a predefined time slot. The control unit may, for example, listen to receipt of predefined codes at all of the entire time (or in accordance with any other appropriate time schedule).
전술된 시간 슬롯은 선택적으로 이식형 디바이스의 작동 조건 또는 상태에 의존할 수 있다. 특히, 시간 슬롯은 송신기에 의한 소리의 방출 후의 시간 간격을 포함할 수 있다. 이 경우에, 제어 유닛은 임플란트가 사용자에 몇몇 정보를 전송할 때마다 사용자로부터 "응답"을 청취할 수 있다.The time slots described above may optionally be dependent on the operating conditions or conditions of the implantable device. In particular, the time slot may include a time interval after the emission of sound by the transmitter. In this case, the control unit can listen to a "response" from the user whenever the implant sends some information to the user.
본 발명의 이들 및 다른 양태는 이하에 설명된 실시예(들)로부터 명백해지고 이 실시예(들)를 참조하여 명료해질 것이다. 이들 실시예는 첨부 도면의 도움으로 예로서 설명될 것이다.These and other aspects of the invention will be apparent from and elucidated with reference to the embodiment (s) described hereinafter. These embodiments will be described by way of example with the aid of the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 DBS 디바이스를 갖는 환자를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 DBS 디바이스의 단면도를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 DBS 디바이스의 수정예의 단면도를 개략적으로 도시하는 도면.Figure 1 schematically depicts a patient with a DBS device according to the present invention;
Figure 2 schematically illustrates a cross-sectional view of the DBS device of Figure 1;
Figure 3 schematically illustrates a cross-sectional view of a modification of a DBS device;
도면의 유사한 도면 부호는 동일하거나 유사한 구성 요소를 칭한다.Wherein like reference numerals refer to like or similar components.
이하에는, 본 발명이 뇌심부 자극(DBS)에 대해 설명될 것이지만, 본 발명은 다수의 다른 용례에 또한 사용될 수 있다.Hereinafter, although the present invention will be described with respect to deep brain stimulation (DBS), the present invention may also be used in a number of different applications.
중추 신경 조직에 작은 전기 자극의 적용의 유리한 치료적 효과는 1980년대 후반 베나비드(Benabid) 및 동료들[그레노블 대학(Grenoble)]에 의해 발견되었다. 소위 고주파수 전기 자극(130 Hz, -3 V, 60 ㎲, 통상의 자극 파라미터)을 시상 구조에 인가하는 것은 파킨슨병(PD) 환자 및 본태성 진전(essential tremor: ET) 환자의 모두를 이들의 진전으로부터 완화시킬 수 있다. 근년에, PD 환자의 삶의 질의 현저한 향상을 초래하는 뇌심부 자극(DBS)을 위한 다른 타겟이 식별되어 왔다[예를 들어, 창백핵(GPi) 및 시상하핵(STN)의 내부 세그먼트]. 더욱이, 간질 및 우울증과 같은 다른 신경계 질환에 대한 DBS의 사용이 시험되고 있다.The beneficial therapeutic effect of application of small electrical stimulation to central nervous tissue was discovered by Benabid and colleagues [Grenoble] in the late 1980s. Applying so-called high-frequency electrical stimulation (130 Hz, -3 V, 60 μs, a common stimulus parameter) to the sagittal provides both the PD patient and the essential tremor (ET) . In recent years, different targets have been identified for deep brain stimulation (DBS), which results in a significant improvement in the quality of life of PD patients (e.g., inner segments of pale nuclei (GPi) and subthalamic nucleus (STN)). Furthermore, the use of DBS for other neurological diseases such as epilepsy and depression has been tested.
도 1은 환자(1)의 머리에 이식된 본 발명에 따른 DBS 디바이스(10)를 개략적으로 도시한다. 이러한 디바이스의 작동 중에, 예측되지 않은 또는 위급한 상황을 환자(1)에게 통지하는 것이 유리할 수 있다. 뇌심부 자극기는 이식된 뇌조율기의 상황을 환자에게 통지하기 위해 외부 디바이스(예를 들어, 리모콘)와 통신하기 위한 수단(예를 들어, RF)을 구비할 수 있지만, 이는 심조율기의 위급한 또는 예측되지 않은 작동 조건을 환자에게 경고하거나 상기시키는데 또한 사용되는 경우 이 외부 디바이스를 항상 휴대해야 하는 부담을 환자에게 부여한다.Figure 1 schematically shows a
따라서, 경고 또는 리마인더 신호를 음파식으로 중계하는 것이 여기에 제안된다. 청취 가능한 신호는 이어서 경고 또는 리마인더 소리를 수신하는 것이 가능하게 되는 사용자가 항상 외부 디바이스를 가져야하는 환자의 부담을 경감할 수 있고, 이는 소정의 명령에 따른 정상 작동을 위해 종종 발생하지 않아야 한다. 더욱이, 외부 통신 디바이스(예를 들어, 리모콘)에 대한 요구 없이 환자가 소리로 임플란트와 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 사용자 친화성 및 안전성(청취 가능한 경고를 경유하여) 또는 임플란트의 의도된 (청취 가능한 리마인더를 경유하여) 사용을 향상시킨다.Therefore, it is proposed herein to relay a warning or reminder signal in an acoustic manner. The audible signal can then alleviate the burden on the patient that the user, who is enabled to receive a warning or reminder sound, should always have an external device, which should not occasionally occur for normal operation in accordance with certain commands. Moreover, it may be possible for a patient to communicate with the implant with a sound without the need for an external communication device (e.g., a remote control). Thus, the present invention improves user friendliness and safety (via audible alerts) or the intended use of implants (via audible reminders).
도 2는 상기 원리에 따라 설계된 DBS 디바이스(10)를 개략 단면도로 더 상세히 도시한다. 디바이스(10)는 두개골(4) 내의 천두공(burr-hole) 내에 이식되고 두뇌(3)의 신경 조직 내로 자극 전극(미도시)으로 연장하는 프로브(11)를 포함한다. 프로브(11)는 내골판(tabula interna)(4a) 상에 놓인 두개골(4) 내에 또한 이식되는 제어 유닛(15)에 전기적으로 접속된다. 이식된 유닛(11, 15)은 피부(5)에 의해 덮인다. 일반적으로, 제어 유닛(15)은 프로브(11)의 자극 전극에 공급된 전기 펄스를 생성하기 위한 펄스 발생기 및 발생기를 제어하기 위한 필수 제어 논리 및 소프트웨어를 포함한다. 이러한 자극 절차의 세부사항은 당 기술 분야의 숙련자에게 알려져 있다.Figure 2 shows a
도 2에 도시된 DBS 디바이스(10)의 실시예에서, 제어 유닛(15)은 내골판(4a)과 음향적(및 바람직하게는 또한 기계적) 접촉하고 제어 유닛에 의해 제어되는 음향 송신기(16)를 그 저부측(의 부분)에 추가로 포함한다. 송신기(16)는 두개골(4)과 양호하게 음향적 접촉하는, 예를 들어 cMUT[어군 에스. 에이.(Ergun, S. A.), 곡센 지(Goksen G.), 야라리오글루 지. 지.(Yaralioglu, G. G.), 쿠리-야쿠브 티. 비.(Khuri-Yakub T. B.), "용량성 마이크로 가공된 초음파 트랜스듀서: 이론 및 기술(Capacitive Micromachined Ultrasound Transducers: Theory and Technology)", 우주 항공 엔지니어링의 저널, 2003년 4월, 16권, 2판, pp. 76-84]와 같은 초음파 트랜스듀서 또는 압전 라우드스피커에 의해 실현될 수 있다.In the embodiment of the
송신기(16)에 의해 방출되어야 하는 경고 또는 리마인더는 더 높은 주파수 초음파 캐리어 상에서 변조되거나 청취 가능한 주파수 범위 내에서 상이한 소리 또는 소리 패턴으로 인코딩될 수 있다. 초음파 캐리어 상에서 변조된 오디오는 초음파 캐리어가 다른 사람들에게 청취 불가능하고 반면에 통신 채널로서 두개골을 경유하여 환자의 귀(2)에 전달된 변조된 초음파 캐리어가 청취 가능한 소리를 유도하는 장점을 갖는다. 초음파 캐리어의 오디오 콘텐트는 귀 자체 내의 비선형성 및 청취 가능한 주파수의 두뇌의 인식(미국 특허 제6,631,197 B1호 참조)에 의해 복조된다.The warning or reminder that should be emitted by the
도 3은 수정된 DBS 디바이스(10')를 도시한다. 도 2에 대한 차이점은 송신기(16')(예를 들어, cMUT 초음파 트랜스듀서)가 제어 유닛(15)의 외주부(의 부분)에 매립된다는 것이다.Figure 3 shows a modified
초음파 트랜스듀서(16, 16')는 또한 수신기(마이크로폰)로서 적용될 수 있고, 따라서 환자는 외부 통신 디바이스에 대한 필요 없이 자체 생성된 소리에 의해 임플란트와 통신할 수 있다. 환자가 2개의 이식된 DBS 디바이스를 가지면, 2개의 임플란트 사이에 (초)음파식으로 낮은 비트 전송율 데이터 통신 링크를 셋업하는 것이 또한 가능할 것이다. 어떠한 방식으로 환자와 임플란트 사이의 (양방향성) 통신 설비가 두개골 내에 장착된 DBS 디바이스의 경우에 유리하게 적용될 수 있는지에 대한 2개의 예가 다음에 설명된다.The
제1 예는 DBS 디바이스(10)(또는 10')에 에너지를 공급하는 배터리(미도시)의 관리에 관한 것이다. 배터리 수명은 방전의 레벨에 강하게 의존한다. 방전이 깊을수록, DBS의 배터리가 더 일찍 수술 절차에 의해 교체되어야 할 필요가 있다. 반대로, 배터리가 단지 부분적으로, 예를 들어 재충전 세션 사이에서 단지 25%로 방전되면, 배터리 수명은 상당히 증가한다.The first example relates to the management of a battery (not shown) that supplies energy to the DBS device 10 (or 10 '). Battery life is strongly dependent on the level of discharge. The deeper the discharge, the more DBS batteries need to be replaced by an earlier surgical procedure. Conversely, if the battery is only partially discharged, for example, only 25% between recharging sessions, the battery life significantly increases.
따라서, 깊은 방전이 회피되어야 하면서 규칙적인 재충전 스케쥴을 고수하는 것이 환자의 관심이다. 이로 인해, 환자는 송신기(16)에 의해 방출된 청취 가능한 발신음(beep)에 의해 배터리가 재충전되어야 한다는 것이 상기될 수 있다. 이 발신음은 다른 사람이 이 발신음을 또한 들을 수 있는 것을 완전히 방지하기 위해 초음파 캐리어 상에서 변조될 수 있다. 상이한 발신음 또는 발신음 패턴이 배터리가 깊이 방전된 체제에 진입한다는 것을 경고하도록 적용될 수 있다.Thus, it is the patient's interest to maintain a regular recharging schedule while deep discharges should be avoided. For this reason, it can be recalled that the patient must be recharged by the audible beep emitted by the
"재충전" 및 "깊게 방전됨"에 대한 한계, 선택된 소리, 이들의 반복 주파수 및 송신기가 활성인 기간 중의 허용 가능한 시간 슬롯은 모두 병원에서 의사에 의해 설정될 수 있다.The limits for "recharge" and "deeply discharged", the selected sound, their repetition frequency, and the allowable time slots during which the transmitter is active can all be set by the physician in the hospital.
환자가 재충전을 행하는 것이 가능하지 않으면, 환자는 리마인더 또는 경고 발신음을 턴오프할 수 있으면 바람직할 것이다. 이는 DBS 디바이스(10)가 소리를 위해 수신기로 설정되면 성취될 수 있고, 상기 수신기는 간단히 송신기로서 또한 작동하는 트랜스듀서(16)에 의해 실현될 수 있다. 머리 상의 소수의 온화한 노크가 이어서 예를 들어 환자로부터 임플란트로의 음파 신호로서 작용할 수 있다. 노킹 소리는 특히 발신음이 제공된 후의 제한된 시간 동안 "청취" 모드에 진입한 후에 트랜스듀서(16)에 의해 기록될 수 있다. 임플란트는 예를 들어 다음의 리마인더 또는 경고 발신음을 지연시킴으로써 반응할 수 있다. "노킹 코드" 및 이들의 효과는 또한 의사에 의해 프로그램될 수 있다.If it is not possible for the patient to perform recharging, it would be desirable for the patient to be able to turn off the reminder or alert tone. This can be achieved if the
환자가 2개의 임플란트를 가지면, 상이한 음조 또는 상이한 패턴이 선택되어 임플란트가 재충전될 필요가 있다는 것을 환자가 알게 할 수 있다.If the patient has two implants, a different tone or different pattern may be selected to let the patient know that the implant needs to be refilled.
상기 디자인의 다수의 변형이 가능하다. 예를 들어, "노킹 코드" 대신에 "기침 코드"가 적용될 수 있다. 이들은 덜 현저하고, 가능하게는 환자가 공중 환경에서 이러한 코딩 체계를 더 쉽게 사용할 수 있다.Many variations of the design are possible. For example, a "cough code" may be applied instead of a "knocking code". These are less conspicuous and possibly allow the patient to more readily use such a coding scheme in a public environment.
통신 설비의 제2 예는 치료 선택에 관련한다. 전술된 양방향성 오디오 통신("노킹 코드")은 또한 예를 들어 배터리가 "깊게 방전된" 체제에 진입하려고 하면 또는 환자의 조건이 악화되면, 환자가 적용된 치료를 상이한(예를 들어, 덜 효과적이지만 또한 덜 전력 소모적인) 사전 프로그램된 치료 설정으로 변경하는 것을 또한 가능하게 할 것이다.A second example of a communication facility is related to treatment selection. The above-described bi-directional audio communication ("knocking code") may also be used to determine if the battery is going to enter a "deeply discharged" And less power-hungry) pre-programmed therapy settings.
더욱이, 폐루프 뇌심부 자극기는 상이한 치료가 제공되어야 하는지를 지시할 수 있는 두뇌 활동을 기록하는지를 확인을 위해 질문할 수 있다.Moreover, the closed-loop deep brain stimulator may be asked to confirm that it records brain activity that may indicate whether different treatments should be provided.
설명된 바와 같이, 본 발명은 적절하게는 두개골 내에 장착된 뇌심부 자극기에 적용될 수 있다. 더욱이, 환자의 동의 또는 피드백을 경고하고, 상기시키거나 요구할 필요가 있는 다른 임플란트(뼈에 고정되거나 고정되지 않은)는 (양방향성) 통신이 환자가 환자의 뜻대로 외부 통신 유닛을 갖지 않는 상황에서도 가능해야 하는 경우 본 발명으로부터 이득을 얻을 수 있다.As described, the present invention is suitably applicable to deep brain stimulators mounted within the skull. Furthermore, other implants (fixed or non-fixed to the bone) that warn or require the patient to give consent or feedback may be possible (bi-directional) even in situations where the patient does not have an external communication unit It is possible to obtain an advantage from the present invention.
마지막으로, 본 출원에서 용어 "포함하는"은 다른 요소 또는 단계를 배제하는 것은 아니고, 단수 표현은 복수를 배제하는 것은 아니고, 단일 프로세서 또는 다른 유닛이 다수의 수단의 기능을 충족할 수 있다는 것이 지적된다. 본 발명은 각각의 모든 신규한 특징적인 특징 및 각각의 모든 특징적인 조합의 조합에 있다. 더욱이, 청구범위의 도면 부호는 이들의 범주를 한정하는 것으로서 해석되어서는 안된다.Finally, it should be noted that the term "comprising" in this application does not exclude other elements or steps, that the singular representation does not exclude a plurality, and that a single processor or other unit may fulfill the functions of a plurality of means do. The invention resides in a combination of each and every novel characteristic feature and every characteristic combination of each. Moreover, reference signs in the claims should not be construed as limiting their scope.
1: 캐리어
3: 두뇌
4: 두개골
4a: 내골판
10: DBS 디바이스
10': DBS 디바이스
11: 프로브
15: 제어 유닛
16: 송신기
16': 송신기1: Carrier 3: Brain
4:
10: DBS device 10 ': DBS device
11: Probe 15: Control unit
16: Transmitter 16 ': Transmitter
Claims (14)
a) 제어 유닛,
b) 주위 신체 물질 내로 소리들을 선택적으로 방출하기 위해 상기 제어 유닛에 의해 제어되는 송신기로서, 상기 소리는 상기 이식형 디바이스의 캐리어에 대해 청취 가능한 신호들을 생성하고, 상기 방출된 소리는 임의의 청각 성분을 갖는 변조된 초음파 주파수들을 포함하고, 상기 변조된 초음파 주파수들을 포함하는 상기 방출된 소리는 상기 이식형 디바이스가 이식되는 신체 및 상기 이식형 디바이스의 상태 중 적어도 하나에 관한 정보를 코딩하는, 상기 송신기를 포함하고,
상기 송신기는 상기 이식형 디바이스의 캐리어의 두개골과 직접 접촉하여 이식되도록 구성되고, 상기 변조된 초음파 주파수들을 포함하는 상기 방출된 소리는 초음파 주파수 범위에서 상기 이식형 디바이스의 상태에 관한 인코딩된 정보를 포함하는, 이식형 디바이스.In an implantable device,
a) the control unit,
b) a transmitter controlled by said control unit to selectively emit sounds into the surrounding body material, said sound producing audible signals for a carrier of said implantable device, said emitted sound comprising an audible component Wherein the emitted sound comprising the modulated ultrasonic frequencies is coded with information about at least one of a body to which the implantable device is implanted and a state of the implantable device, Lt; / RTI >
Wherein the transmitter is configured to be implanted in direct contact with the skull of the carrier of the implantable device and wherein the emitted sound comprising the modulated ultrasonic frequencies comprises encoded information about the status of the implantable device in an ultrasonic frequency range Lt; / RTI > device.
송신기로부터 상기 이식형 디바이스를 둘러싸는 신체 물질 내로의 소리의 방출을 포함하고, 상기 소리는 상기 이식형 디바이스의 캐리어에 대해 청취 가능한 신호들을 생성하고 상기 방출된 소리는 임의의 청각 성분을 갖는 변조된 초음파 주파수들을 포함하고, 상기 변조된 초음파 주파수들을 포함하는 상기 방출된 소리는 상기 이식형 디바이스가 이식되는 신체 및 상기 이식형 디바이스의 상태 중 적어도 하나에 관한 정보를 코딩하고,
상기 송신기는 상기 이식형 디바이스의 캐리어의 두개골과 직접 접촉하여 이식되도록 구성되고, 상기 변조된 초음파 주파수들을 포함하는 상기 방출된 소리는 초음파 주파수 범위에서 상기 이식형 디바이스의 상태에 관한 인코딩된 정보를 포함하는, 이식형 디바이스로부터 그 캐리어로 정보를 통신하기 위한 방법.A method for communicating information from an implantable device to a carrier of the implantable device,
The method comprising the emission of sound into a bodily material surrounding the implantable device from a transmitter, the sound producing audible signals for a carrier of the implantable device, the emitted sound being modulated Wherein the emitted sound comprising the ultrasonic frequencies comprises information about at least one of a body to which the implantable device is implanted and a state of the implantable device,
Wherein the transmitter is configured to be implanted in direct contact with the skull of the carrier of the implantable device and wherein the emitted sound comprising the modulated ultrasonic frequencies comprises encoded information about the status of the implantable device in an ultrasonic frequency range Gt; a < / RTI > method for communicating information from an implantable device to a carrier thereof.
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